基础特种混凝土的设计范文

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《石油化工建设杂志》2014年第六期

1影响混凝土的强度

1.1影响混凝土的抗渗性能的因素分析

混凝土的抗渗性能就是混凝土的密实性能，其影响因素主要包括：（1）混凝土骨料的特征。改善混凝土的粗细骨料级配，使骨料中的大、中、小颗粒互相搭配填充而组成最密实，孔隙率最小的混凝土；（2）对混凝土抗渗性能有益的水泥，并且水泥浆饱满。混凝土混合物中饱满的水泥浆将骨料充分包裹起来，并使之成为互相不接触的隔离体，保证了混凝土的密实性能；（3）外加剂。实践证明在混凝土中掺入各种不同性能的外加剂都可以改善混凝土的密实性能。减水剂、引气剂、加气剂、密实剂、膨胀剂等都具有改善和提高混凝土密实性的效果；（4）其他因素，加强施工管理，保证施工质量也是混凝土抗渗性能的必要条件。

1.2影响混凝土的抗冻性能的因素分析

混凝土的抗冻性能，即混凝土抵抗冻融破坏的能力。混凝土在大气中遭受冻融破坏的机理比较复杂，一般认为混凝土内部在某一冻温下存在结冰的水和过冷的水，结冰的水产生体积膨胀及过冷的水发生迁移引起各种压力，从而缓慢地造成混凝土的破坏。影响混凝土的抗冻性能的因素主要有：（1）龄期。混凝土龄期是抗冻的重要保证，一般混凝土在龄期较短时易受冻，混凝土强度损失较大，拥有一定龄期的混凝土再受冻，强度损失较小；（2）骨料的品质。混凝土骨料品质越好，抵抗冻融破坏的能力越强，抗冻性能就好。石英石是所有骨料中最坚硬、最稳定的材料；（3）引气剂。引气剂具有显著的提高混凝土抗冻性能的作用，其作用机理是：在混凝土中引入均匀分布的细小气孔，当混凝土受冻时，毛细孔水结冰时引起的膨胀压力使多余的水很容易地渗流到周围的气孔中，混凝土的饱水程度降低，当饱水程度低于某一临界值时，混凝土并不发生冻融破坏。但引气剂也有一定的缺点，主要缺点是混凝土的强度随着含气量的增加而有所降低，一般每增加1%的含气量，抗压强度降低3～5%，因此使用时必须控制其掺入量。

2混凝土组成材料选定及混凝土配合比设计方法

2.1混凝土材料选择

2.1.1水泥选用质量稳定可靠的普通硅酸盐42.5等级的水泥，原因是其早期强度高，对混凝土的抗渗、抗冻性能都不错。

2.1.2水灰比（水胶比）C30控制在0.45；C25控制在0.49。

2.1.3骨料细骨料选用石英中砂，粗骨料选用石英石碎石，粒径按混凝土的要求分两种：C30细石选5～10mm粒径；C25选5～31.5mm粒径。

2.1.4外加剂外加剂选用复合性能的引气型高效减水剂，掺量控制在0.5%以下,这样的选择对混凝土的抗渗、抗冻都有利，掺量不大对混凝土的强度降低影响不大。所有混凝土材料在混凝土配合比试验之前，均需按材料检验标准检验合格后，方可进行混凝土配合比试验，试验用水均采用洁净的饮用水标准。

2.2配合比的确定C30混凝土配合比（重量比）为，水泥∶水∶砂∶碎石=1∶0.45∶1.45∶2.40。C25混凝土配合比（重量比）为，水泥∶水∶砂∶碎石=1∶0.50∶1.57∶2.61。2.3珠光砂混凝土的配合比设计珠光砂混凝土即膨胀珍珠岩混凝土，是采用膨胀珍珠岩和水泥、砂为配料，加水搅拌均匀后压缩成型的轻集料混凝土。该混凝土据有极低的导热性和可靠的化学稳定性，良好的充填流动性和极低的容重性，是很好的隔热保温特种混凝土。试验时采用优质稳定的42.5级普通水泥。珍珠岩采用一级膨胀珍珠岩，堆积密度为35kg/m3。膨胀珍珠岩是由玻璃质火山岩经破碎及高温焙烧而成，呈白色圆珠状松散颗粒，它无毒、无味，不燃烧，不腐蚀，无任何副作用，是优秀的隔热、断冷、防冻建筑材料。外加剂采用高效微孔塑化剂，使用掺量仅为水泥重量的0.05%。高效微孔塑化剂属于粘稠黑棕色液体，使用前需要用80℃的热水配成1%的水溶液，并搅拌到有气泡析出后备用。水使用饮用水。珠光砂混凝土应采用特殊的成型工艺，不适合振捣成型，宜采用压缩成型。经过多次试验，当压缩比控制在1∶3左右时成型效果最好，抗压强度可以达到0.8Mpa以上。珠光砂混凝土的搅拌成型方式是：首先将水泥、砂和膨胀珍珠岩按比例投入搅拌机并搅拌1～2min至均匀，然后加部分水拌合；再掺入外加剂和剩余的水并搅拌2～3min至混合料均匀、颜色一致、外观松散、手握成团不散即可。可以用坍落度筒检测控制其坍落度在3～5cm范围，千万不要多加水，否则影响混凝土的强度和导热系数。珠光砂混凝土配合比（重量比），强度标准M7.5为，水泥∶膨胀珍珠岩∶石英砂∶水=1∶0.35∶0.30∶0.65。

3混凝土试件的成型、养护及检测

3.1混凝土试件的制备C30细石混凝土抗压试件2组，规格100mm×100mm。抗渗试件（圆台）1组，抗冻试件2组，规格100mm×100mm。标准养护同规格强度对比试件2组。C25混凝土抗压试件2组，规格150mm×150mm，抗渗试件（圆台）1组，抗冻试件2组，规格100mm×100mm，标准养护同规格强度对比试件2组。珠光砂混凝土试件2组70.7mm3，用于抗压强度，导热系数的试件规格根据检测仪器的规格确定。可以是200mm×200mm×30mm规格的的三块一组，也可以是300mm×300mm×25mm规格的三块一组。试件的制作要求是上下两个表面应平行，侧面应垂直，并磨平。

3.2混凝土强度及耐久性检测结果

3.2.1强度测试C30抗压强度代表值是7d为27.8Mpa，28d为35.6Mpa。C25抗压强度代表值是7d为23.4Mpa，28d为31.2Mpa。

3.2.2抗渗性能测试抗渗试件拆模后立刻送标养室养护，在试件标准养护27d后取出，表面晾干，1d后按操作要求封模后作抗渗检测。抗渗试验采用逐级加压标准方法检测，从0.1Mpa开始加压，每8h增加0.1Mpa,直到有三个试件渗水，停止加压试验。实际检测结果是用C30、C25混凝土配合比制作的抗渗试件，水压检测经过13次加压到1.3MPa，所有检测的抗渗试件均未出现渗水，超过了设计要求的抗渗等级，因此停止了加压试验。判定混凝土的抗渗等级大于P13，大于混凝土设计要求抗渗等级P12。3.2.3抗冻性能测试抗冻试验检测需要对比两个指标，一个是冻融循环后强度损失百分比，标准要求小于25%；二是冻融循环后质量损失百分比，标准要求小于5%。抗冻检测采用标准慢冻法检测，试件标养24d后取出，然后放入在18～20℃的水中浸泡4d，使试件含水量达到完全饱和。饱和试件取出后，擦干表面水分，然后试件编号，并按编号称量每个试件的质量，并做好记录。冻融循环设计降温阶段1.5h,负温-18℃～-20℃环境恒温4h，注水、升温及在正温度18～20℃的水中融化4.5h，整个过程10h为一次冻融循环。设计要求D75,实际检测经过75次冻融循环后，所检试件无任何外观异常情况，检测停止。取出试件擦干其表面的水分，并按着编号量测每个试件冻融后质量，然后检测其冻融后的抗压强度。本次试验冻融后实测强度代表值C30∶32.7Mpa；C25强度代表值：28.5Mpa。标准养护对比试件强度代表值C30∶36.1Mpa；C25∶31.6Mpa。则C30、C25冻融后强度损失率：{（36.1—32.7）/36.1}*100%=9.4%＜25%{（31.6—28.5）/31.6}*100%=9.8%＜25%实测C30、C25重量损失率都是0，所检测的试件经过冻融循环后，外观完好，无掉角，无裂纹，无掉粉，表面坚硬无疏松。以上俩个指标，依据混凝土耐久性标准评定，均满足D75的抗冻要求。

3.3珠光砂混凝土试件检测结果导热系数0.112KJ/m.h.℃；抗压强度代表值：0.92Mpa，符合设计要求。本次深冷、隔温、绝热混凝土配合比设计是一次非常成功的尝试，主要体现在检测数据真实可靠，检测数据远远大于设计要求，尤其是混凝土耐久性抗冻、抗渗的性能非常好，说明本次试验成功。主要体会有以下二点：（1）材料的选择和质量把关是配合比设计成功的基础和关键（2）试验检测中必须依据标准严格准确，一丝不苟，才能保证设计意图的实现。

作者：裴丽梅焦迎杰单位：天津新滨工程技术检测有限公司天津二十冶有限公司市政分公司